化工原理 精馏实验

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1、实验六精馏实验一实验内容1、采用乙醇-水物系测定精馏塔全塔效率。二实验目的1了解板式精馏塔的结构及精馏流程。2理论连续实际，掌握精馏塔的操作。3掌握精馏塔全塔效率的测定方法。三实验基本原理精馏塔的效率及测定塔板效率是精馏塔设计的重要参数之一。有关塔板效率的定义有如下几种：点效率、Nurphree板效率、湿板效率和全塔效率。影响塔板效率的因素有很多，如塔板结构、气液相流量和接触状况以及物性等诸多因素，都对塔板效率有不可忽视的影响。迄今为止，塔板效率的计算问题尚未得到很好的解决，一般还是通过实验的方法测定。由于

2、众多复杂因素的影响，精馏塔内各板和板上各点的效率不尽相同，工程上有实际意义的是在全回流条件下测定全塔效率。全塔效率的定义如下：η=NT-1N×100%①其中NT－全回流下的理论板数（包括塔斧的贡献）N－精馏塔的实际塔板数。只要在全回流条件下测定塔顶和塔底目的的组分浓度XD和XW,即可根据物系的相平衡关系，在y-x图上通过作图法求得NT，并根据式①得出η。全塔效率是板式精馏塔分离性能的综合度量，它不仅与影响点效率、板效率的各种因素有关，而且还包括了塔板上气液相组成变化的影响。因此，全塔效率是一个综合了塔板结构

3、、物性、操作变量等诸多因素影响的参数。精馏塔的操作及调节精馏塔操作的目的指标质量和产量指标。质量指标是塔顶产品和塔底产品都要达到一定的分离要求：产量指标是指在规定时间内要获得一定数量的合格产品。操作过程中调节的目的是要根据精馏过程的原理，采用相应的控制手段，调整某些工艺操作参数，保证生产过程稳定连续的进行，并能满足过程的质量指标和产量指标。精馏过程的稳定操作在进料条件和工艺分离要求确定后，要严格维持塔内的总物料平衡和组分物料平衡，即要满足F=W+D②FXFi=DXDi+WXWi③当总物料不平衡时，若进料量大

4、于出料量，会引起淹塔；相反，若出料量大于进料量，则会导致釜干料，最终将破坏精馏塔的正常操作。由式②和③得到D/F=(XFi-XWi)/(XDi-XWi)④W/F=1-D/F⑤D/F、W/F分别为塔顶、塔底采出率。显然，在进料量F、进料组成XFi以及产品分离要求XDi、XWi一定的情况下，塔顶和塔底的采出率要受到物料衡算的制约。换而言之，在进料条件一定时，采出率的变化将一直影响塔顶和塔底产品的组成。如果采出率控制不适当，即使再增大回流比或增加塔板数，也不能获得合格的产品。2）回流比是精馏过程重要的设计和操作参

5、数之一。在塔板数一定的情况下，要保持足够的回流比或回流量，才能保证精馏分离的效果。回流比的大小可根据理论计算或直接通过实验测定加以确定。（2）精馏塔操作过程中的流体力学现象在精馏塔操作过程中，塔内要维持正常的气液负荷，避免以下不正常操作状况。1）严重的液体被上升的气流夹带至上层塔板，这种现象叫液沫夹带。液沫夹带是一种与流体主流方向相反的流动，属返混现象。在一般情况下，液沫夹带会导致塔板效率降低，严重时会发生夹带液泛，破坏塔的正常操作。一般认为液沫夹带率小于10%属于正常。操作气速过大是导致过量液沫夹带的主要

6、原因。2）严重的漏液现象在正常操作范围内，液相和气相在塔板上呈错流接触，但是，当操作气速过小时，部分液体会从塔板开孔处直接漏下，这种漏液现象对精馏过程是不利的，它使气、液两相不能充分接触。漏液严重时，将使塔板上不能积液而不能正常操作。3）溢流液泛由于降液管通过能力的限制，当气液负荷增大到一定程度，或塔内其塔板的降液管有堵塞现象时，降液管内的清液层高度增加，当降液管液面升至溢流堰板上沿时，降液管内的液体流量为其极限流量，若液体流量超过此极限值，塔板上开始积液，最终会使全塔充满液体，引起溢流液泛，破坏塔的正常操

7、作。4）塔板压降及塔釜压力塔板压降是精馏塔一个重要的操作参数，它反映了塔内气液两相的流体力学状况。一般，以塔釜压力PB来表示塔内各板的综合压降：PB=PT+∑△Pi其中，PT为塔顶压力，△Pi为塔板压降。当塔内发生严重雾沫夹带时，PB将增大。若PB急剧上升，则表明塔内可能发生液泛；如果PB过小，则表明塔内已经发生严重漏液。通常情况下，设计完善的精馏塔应有适当的操作压降范围，（3）精馏塔操作过程的调节操作条件的变化或外界扰动，会引起精馏塔操作的不稳定。在操作过程中必须及时予以调节，否则将影响分离效果，使产品质

8、量不合格。1）塔顶采出率D/F过大所引发的现象及调节方法前已指出，当进料条件和分离要求已经确定后，在正常情况下，塔顶和塔底采出率的大小要受到全塔物料衡算的制约，不能随意规定。在操作过程中，如果塔顶采出率D/F过大,则必DXDi>FXFi-WXWi(i为轻组分)。随着过程的进行，塔内轻组分将大量从塔顶馏出，塔内各板上轻组分的浓度逐渐降低，重组分则逐渐增加，浓度不断增大。最终导致塔顶产品浓度不断降低，产品质量不合格。